Wissenschaftler der Rice University haben eine Solid-State-Speichertechnologie entwickelt, die eine Speicherung mit hoher Dichte bei minimalem Auftreten von Computerfehlern ermöglicht.

Die Erinnerungen basieren aufTantaloxid, ein üblicher Isolator in der Elektronik. Anlegen einer Spannung an ein 250 Nanometer dickes Sandwich aus Graphen, Tantal und NanoporenTantalOxid und Platin erzeugen adressierbare Bits dort, wo die Schichten aufeinandertreffen. Steuerspannungen, die Sauerstoffionen und Leerstellen verschieben, schalten die Bits zwischen Einsen und Nullen um.

Die Entdeckung des Chemikers James Tour im Rice-Labor könnte Crossbar-Array-Speicher ermöglichen, die bis zu 162 Gigabit speichern können, viel mehr als andere oxidbasierte Speichersysteme, die von Wissenschaftlern untersucht werden. (Acht Bits entsprechen einem Byte; eine 162-Gigabit-Einheit würde etwa 20 Gigabyte an Informationen speichern.)

Details erscheinen online in der Zeitschrift der American Chemical SocietyNano-Buchstaben.

Wie die vorherige Entdeckung von Siliziumoxidspeichern durch das Tour-Labor benötigen die neuen Geräte nur zwei Elektroden pro Schaltkreis, was sie einfacher macht als heutige Flash-Speicher, die drei verwenden. „Aber das ist eine neue Möglichkeit, ultradichten, nichtflüchtigen Computerspeicher herzustellen“, sagte Tour.

Nichtflüchtige Speicher behalten ihre Daten auch dann, wenn der Strom ausgeschaltet ist, im Gegensatz zu flüchtigen Computerspeichern mit wahlfreiem Zugriff, die ihren Inhalt verlieren, wenn die Maschine heruntergefahren wird.

An moderne Speicherchips werden viele Anforderungen gestellt: Sie müssen Daten mit hoher Geschwindigkeit lesen und schreiben und dabei möglichst viele Daten speichern. Sie müssen außerdem langlebig sein und eine gute Speicherung dieser Daten bei minimalem Stromverbrauch aufweisen.

Laut Tour hat das neue Design von Rice, das 100-mal weniger Energie benötigt als aktuelle Geräte, das Potenzial, alle Erwartungen zu erfüllen.

"DasTantalDer Speicher basiert auf Zwei-Terminal-Systemen und ist daher für 3D-Speicherstapel geeignet“, sagte er. „Und es benötigt nicht einmal Dioden oder Selektoren, was es zu einem der am einfachsten zu konstruierenden ultradichten Speicher macht. Dies wird ein echter Konkurrent für den wachsenden Speicherbedarf bei hochauflösenden Videospeichern und Server-Arrays sein.“

Die Schichtstruktur besteht aus Tantal, nanoporösem Tantaloxid und mehrschichtigem Graphen zwischen zwei Platinelektroden. Bei der Herstellung des Materials stellten die Forscher fest, dass das Tantaloxid nach und nach Sauerstoffionen verliert und sich von einem sauerstoffreichen, nanoporösen Halbleiter an der Oberseite zu einem sauerstoffarmen an der Unterseite verändert. Wo der Sauerstoff vollständig verschwindet, entsteht reines Tantal, ein Metall.